工业含硫废气的脱硫技术与回收净化

2017-03-05成铭郑州大学化工与能源学院河南郑州450000

化工管理 2017年9期

关键词：吸收塔流化床二氧化硫

成铭（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450000）

工业含硫废气的脱硫技术与回收净化

成铭（郑州大学化工与能源学院，河南郑州 450000）

二氧化硫污染不仅危害健康，还会导致区域性的酸沉降和水体、土壤酸化。当前我国90%以上的二氧化硫均来自煤炭燃料燃烧，因此燃烧后的烟气废气脱硫是控制大气污染的重要一环。本文以烟气脱硫为着手点，着重分析二氧化硫的烟气脱硫技术。

二氧化硫；煤炭燃料；大气污染；烟气脱硫；

1 硫循环与硫排放

硫是地壳中第六大丰富的元素，在地壳中硫主要以硫酸盐的形式存在，其中大部分是石膏或硬石膏。大气中以气态存在的含硫化合物主要包括硫化氢、二氧化硫、三氧化硫。硫氧化物SOX是全球硫循环中的重要化学物质，在大气中反应生成硫酸雾和硫酸盐，是造成大气污染和酸化的主要污染物之一。

几乎所有工业企业均会产生硫氧化物，它主要来自化石燃料的燃烧过程及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂和炼油厂等都会排放SO2烟气。对于中国，能源消费量大且以煤炭为主要能源结构，煤炭是一种低品位的化石能源，含灰、含硫分较高，随着燃煤量的增加，燃煤排放的SO2也不断大幅增加。

2 二氧化硫烟气脱硫技术

煤炭和石油燃烧排放的烟气通常含有较低浓度的SO2，范围大致为10-4—10-3数量级。烟气脱硫方法可分为抛弃法和再生法。抛弃法是在脱硫过程中将形成的固体产物废弃，连续不断地加入新鲜的化学吸收剂，常同时用于除尘；再生法是与SO2反应后的吸收剂可连续地在闭环系统中再生，再生后的脱硫剂和由于损耗需补充的新鲜吸收剂再回到脱硫系统循环使用。烟气脱硫也可按脱硫剂是否以浆液状态进行脱硫而分为湿法或干法。湿法系统指利用碱性吸收液或含触媒离子的溶液吸收烟气中的SO2，干法系统指利用固体吸附剂和催化剂在不降低烟气温度和不增加湿度的条件下除去烟气中SO2。

2.1 石灰石/石灰湿法烟气脱硫

在现有的烟气脱硫技术中，该法脱硫效率高，技术最为成熟且运行可靠，应用非常广泛。其基本原理是用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，首先生成亚硫酸钙，然后再被氧化为硫酸钙。脱硫塔底设有浆液循环池，通入空气将生成的亚硫酸钙氧化为石膏，再回收利用。锅炉烟气经除尘、冷却后进入吸收塔，吸收塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含SO2的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放，吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜物质进行再生。

为了防止烟气中可溶部分(氯气浓度)超过规定值和保证石膏质量，须从系统中排放一定量的废水。废水处理装置要对水力旋流分离器的溢流水或皮带过滤机的过滤水进行处理，且应控制废水氯离子质量浓度小于20000mg/L.

2.2 氧化镁湿法烟气脱硫

氧化镁法的脱硫率高，可达90%以上，可回收硫，也能避免产生固体废弃物，是一种有竞争性的脱硫技术。氧化镁法可分为抛弃法、再生法和氧化回收法。

再生法是用MgO的浆液吸收SO2，生成含水亚硫酸镁和少量硫酸镁，再送流化床加热，当温度在约为1143K时释放出MgO和高浓度SO2。再生的MgO可循环利用，SO2可回收制酸，整个过程可分为SO2吸收、固体分离和干燥、MgSO3再生三个主要工序。SO2吸收装置一般采用喷淋塔，由高速气体雾化吸收液，并添加抑制剂抑制亚硫酸镁的氧化，吸收塔排出的吸收液中固体含量约为10%，通过离心干燥去除表面水并通过加热去除MgSO3和MgSO4结晶中的结晶水。用流化床煅烧干燥后的MgSO3和MgSO4，发生分解产生MgO和SO2，排气中SO2浓度符合制酸要求。

抛弃法也称氢氧化镁法，脱硫工艺与上述再生法相似。抛弃法进行强制氧化以促使亚硫酸镁全部或大部分转变为硫酸镁，强制氧化能大大降低吸收浆液固体含量，利于防垢，同时降低了脱硫液的COD达到外排要求。

2.3 循环流化床烟气脱硫

循环流化床烟气脱硫的原理是利用循环流化床强烈的传热和传质特性，在流化床内加入石灰脱硫剂从而达到脱硫，并除掉部分有害气体的目的，同时也可脱除烟气中的HCl和HF等酸性气体。整个脱硫系统由石灰浆制备系统、脱硫反应系统和收尘引风系统三部分组成，烟气进入循环流化床反应器，再在其中与石灰浆反应，石灰浆固体在反应器内同时完成蒸发和脱硫过程。烟气经分离器和除尘器后，部分物料循环进入流化床反应塔，其他物料收集后集中处理，利用物料的循环增长脱硫剂的停留时间，来提高钙利用率和反应器的脱硫效率。